晚自习的尾声,空气里漂浮着一种混合了疲惫与解脱的微妙气息。凌凡刚刚从那场由赵鹏引发的“眼瞎乌龙”讲解战中脱身,虽然过程啼笑皆非,但内心却因思维流程得到验证而充盈着一种扎实的满足感。他重新将注意力集中回自己的战场——那道即将攻克的椭圆压轴题。
M(4, 3√3 k), N(-4, 3√3 / k), 其中k = tan(θ/2)。坐标已被“灵感笔记”中记录的半角公式化简得极致简洁。
他深吸一口气,开始最后的冲锋——求直线MN的方程。
他采用两点式。设M(x1, y1), N(x2, y2),则直线MN的斜率: k_MN= (y2 - y1) / (x2 - x1) = [ (3√3 / k) - (3√3 k) ] / [ (-4) - 4 ] = [ 3√3 (1/k - k) ] / (-8) 化简:= [ 3√3 ( (1-k2)/k ) ] / (-8) = - (3√3 (1-k2)) / (8k)
接着,他用点斜式,取点M(4, 3√3 k): y- 3√3 k = k_MN * (x - 4) 即 y- 3√3 k = [ - (3√3 (1-k2)) / (8k) ] * (x - 4)
这个方程看起来依然复杂,含有参数k。但他记得目标:证明MN恒过定点。这意味着这个方程应该能整理成某种形式,其中参数k的影响会被抵消,或者方程始终满足某个固定点的坐标。
他尝试着将方程去分母,两边同时乘以8k: 8k(y - 3√3 k) = -3√3 (1-k2) (x - 4) 展开左边:8k y - 24√3 k2 = -3√3 (1-k2)(x-4) 展开右边:= -3√3 (x-4) + 3√3 k2 (x-4)
将含有k2的项移到一边,不含k的项移到另一边: 8k y- 24√3 k2 - 3√3 k2 (x-4) = -3√3 (x-4) 合并k2项:8k y - 3√3 k2 [ 8 + (x-4) ] = -3√3 (x-4) // -24√3 = -3√3 * 8 即:8k y - 3√3 k2 (x + 4) = -3√3 (x-4)
这个方程对于任意k(即对于椭圆上任意点P)都要成立,并且要导致MN过定点。观察这个式子,它含有k的一次项和二次项。一个思路是将其视为关于k的方程,要求它对所有k都成立,那么k的各次幂的系数必须分别等于零?(但这似乎不对,因为k是变化的)
他正在苦苦思索如何从这个方程中挖掘出“恒过定点”的信息,一个身影悄无声息地停在了他的桌旁。
凌凡下意识地抬头,映入眼帘的是林天那张总是带着几分懒散和漠然的脸。林天似乎刚睡醒,眼角还带着一丝惺忪,但那双眼睛看向凌凡草稿纸时,却闪过一抹锐利的光。
“椭圆定点题?”林天的声音很平淡,听不出情绪,他目光扫过凌凡那写满了化简过程和最终那个复杂方程的草稿纸,眉头几不可察地微微蹙起,“你这么做……不觉得太麻烦了吗?”
凌凡的心猛地一跳。麻烦?他觉得自己已经运用了灵感,化简了坐标,每一步都逻辑清晰,怎么在林天的眼里,就成了“麻烦”?
一种混合着不服气和不自信的情绪涌上来。他稳住心神,尽量平静地问:“那……应该怎么做?”
林天没直接回答,而是随手从凌凡笔袋里抽了一支铅笔,俯下身,在凌凡草稿纸的空白处画了起来。
他没有设参数θ,也没有进行任何三角变换。
他只是很简单地设点P(x0, y0),且满足椭圆方程 x02/4 + y02/3 = 1。
然后,他写: 直线AP方程:A(-2,0), P(x0,y0), 两点式求得方程。 求M点:M是AP与x=4的交点。直接将x=4代入AP方程,用x0, y0表示出M的纵坐标y_M。 同样, 直线BP方程:B(2,0), P(x0,y0)。 求N点:N是BP与x=-4的交点。将x=-4代入BP方程,得到N的纵坐标y_N。
林天写得很快,表达式看起来确实比凌凡的三角形式要复杂一些,涉及x0, y0。凌凡心中稍安,觉得似乎也没简单到哪里去。
但接下来,林天的操作让凌凡瞪大了眼睛。
林天并没有去求直线MN的方程!
他只是在草稿纸上写下一行字: 【欲证MN过定点,可考虑MN的任意两位置交点】
随即,林天特殊取点!他并不是随机取,而是选择了两个极其特殊的P点位置。
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